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ln(x^2+1) / (x^2+1) の積分

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0

Problem / 問題

Show that: / 以下を示せ:
0ln(x2+1)x2+1dx=πln2

Solution / 解答

Let x=tanθ, dx=sec2θdθ.

0ln(x2+1)x2+1dx=0π/2ln(sec2θ)sec2θsec2θdθ=20π/2ln(cosθ)dθ

Let I=0π/2ln(cosθ)dθ. Then θπ2θ gives I=0π/2ln(sinθ)dθ.

Hence 2I+π2ln2=0π/2(ln(cosθ)+ln(sinθ)+ln2)dθ=0π/2ln(sin2θ)dθ

By symmetry, 0π/2ln(sin2θ)dθ=20π/4ln(sin2θ)dθ=0π/2ln(sinϕ)dϕ=I, where ϕ=2θ. Hence 2I+π2ln2=I; I=π2ln2; 0ln(x2+1)x2+1dx=πln2.

投稿日:2020124
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hsjoihs
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